人教版初中物理八年级下册课时46 第十二章简单机械 第3节机械效率（二） 教案

第三节机械效率（第二课时）教学设计同学们，大家好，我是广州市花都区圆玄中学的王玮老师，欢迎进入八年级人教版物理第十二章《机械效率》第二课时的学习。这节课，我们的学习目标是：能设计实验方案测量斜面的机械效率通过实验了解斜面的特点通过实验加深理解机械效率，并会用机械效率的公式进行计算小明遇到一个难题，要把一些很重的大箱子搬上车，他试着直接搬上去，可是太费劲了。于是他想起上节课学习的滑轮组，可以用来提升重物。可是车顶上没有挂滑轮的钩子，手边上也没有滑轮，那就组装不了滑轮组，可把他愁坏了。你有什么好主意吗？老师给了他个建议，用一块木板轻松搞定。小明用木板搭成一个斜面，沿着斜面就能将箱子推上车了。这个斜面就是一种简单机械。斜面在我们生活中很常见。比如：无障碍通道、斜面传送带、还有登车桥、盘山公路都是斜面当垂直提升重物有困难时，可以选择斜面这种简单机械。在上节课我们做实验对比了直接提升物体和用动滑轮提升同一物体到同一高度。直接提升物体，拉力1.5N9.8cm,根据公式W=Fh0.147J0.9N端移动了19.60cm同样带入公式计算，得到拉力做功0.176J对比拉力大小可知，使用动滑轮省力了。对比拉力做功大小可知，使用动滑轮多做了一些额外功。如果不使用滑轮，而是用斜面提升重物，省力吗？省功吗？机械效率会不会是100%呢？接下来我们来设计实验方案测量斜面提升物体的机械效率。在实验室里，用一块长木板和一个木块就可以做成斜面。将物体放在斜面底端，沿着斜面向上拉，物体就可以提高到一定高度了。请同学们回忆上节课的知识：什么是机械效率呢？学生录音回答：机械效率是有用功占总功的百分比。非常正确，根据机械效率的公式一塔等于有用功除以总功。所以要测量斜面的机械效率，要先测量斜面的有用功和总功。什么是斜面的有用功呢？学生回答：直接匀速拉着物体提高一定高度，拉力做的功就是有用功。学生录音回答：因为加速拉会增加物体的动能，但我们的目的是提升物体到一定高度。回答得非常好，我们使用斜面的目的仅仅是提升物体到一定高度，而不是增加物体的动能，所以只能匀速拉。匀速提升物体到一定高度，拉力F直做的功就是有用功。如何测量有用功呢？是不是一定要将物体匀速拉着提高，并测量提高时的拉力，和移动距离才能测出有用功呢？我们来对物体进行受力分析，物体由于被匀速提高，受到的重力与拉力二力平衡，大小相等。所以我们可以直接测量静止时物体重力G的大小，替代F直。竖直方向上移动的距离s称为高度h，所以我们需要测量物体的重力和提高的高度。由于使用斜面会将物体提高一定高度，所以我们沿着斜面拉动物体之后，再测量高度h就可以了。接下来我们该考虑如何测量总功了。什么是使用斜面提升物体的总功呢？学生回答：使用斜面提升物体时，拉力做的功为总功。是的沿着斜面把物体从斜面底端拉到一定高度，拉力做的功就是总功。如何测量总功呢？学生回答：沿着斜面语速拉着物体移动，要测量……拉力和移动的距离。说的非常好，根据总功的计算公式W拉S，用测力计拉着物体，沿斜面匀速运动一段距离，读出F拉的大小、再用刻度尺量出物体沿斜面运动的距离S，就可以了。面长度”这句描述，我们在图中标注出来，请你仔细想一想，有什么不当吗？学生回答：物体运动距离应该是左侧到左侧的距离，或者在右侧到右侧距离，他测得是左侧到右侧的距离，是错的。这位同学回答得非常严谨，由于物体有一定的体积大小，并不是一个点。所以物体沿斜面的运动距离，并不是长木板的长度。那这样描述距离就是错的。按照刚刚这位同学的说法，物体沿斜面运动的距离应该这样测量。右侧到右侧的距离，或者左侧到左侧的距离。大家一定要注意这些细节距离水平地面的垂直距离”是不是也有问题呢？学生回答：斜面最高点的离地距离不是物体升高的高度，物体不是从地面开始运动的，长木板有厚度。这位同学观察得非常仔细物体开始运动的的地方不是地面，而右边测量的高度，却是从地面开始的。这样测量有问题，那怎么样解决这个问题呢？学生回答：把物体开始运动时的离地高度也测量出来，减掉就行了。就是这个起点高度。把终点高度和起点高度分别测量出来，相减就可以求出物体升高的距离。根据热心同学的建议，这位同学改正后又写了一次实验步骤，我们来看一下。实验步骤可以借助作图标注来辅助说明，这样比纯文字说明更容易理解。按照这个实验步骤，同学们可以做实验了。实验视频中，测量距离的刻度尺是直接从桌面开始测量的。因为它的零刻度线在刻度尺边缘。常见的刻度尺还有这两种，乙刻度尺的0刻度线不在边缘，并且不透明。丙刻度尺的0刻度线也不在边缘，但是透明。这两种刻度尺都无法从桌面量起，那怎么办呢?学生回答：在细绳上标点，量细绳长度我们按照这位同学的方案来试一试如果是丙这种刻度尺，有什么简便方法吗？学生回答：可以把斜面移到桌子边缘来测高度这位同学表达的不是很清晰，我们来看他的操作过程：他直接把刻度尺放在桌子边缘外侧，使零刻度线与桌面重合，然后直接读数即可。这两种方法你学会了吗？我们把实验数据记录在表格中，大家快拿起笔来算一算机械效率吧。请大家暂停播放来完成机械效率的计算。首先我们终点高度减去起点高度0.058m，得到0.072米然后计算有用功：用重力乘以物体升高高度0.072m，得到焦耳。然后再计算总功：拉力乘以物体沿斜面的距离0.51m，得到焦耳。0.129J除以总功0.71J18.2%现在我们来分析表格中的数据，请大家思考，使用斜面省力吗？为什么？学生回答：可以省力，牛小于牛非常正确。判断使用机械是否省力，要对比不用机械直接作用的力和用了机械的力的大小关系，再做判断。那么用斜面可以省功吗？0.129J.用斜面做的功多了。0.71J0.129J0.581J学生回答：是额外功这部分额外功是因为什么因素而多做的功呢？学生回答：因为斜面与物体间的摩擦力说得很好，用斜面提升物体，我们不得不克服斜面与物体间的摩擦力而多做一些功，这就是额外功。通过上面的实验过程，我们对斜面的机械效率有了一定的了解下面我们用机械效率的公式来完成一个小计算吧。请同学们暂停播放来完成这道题我们圈出题目中的关键条件，重4.5N，匀速拉到高处，拉力为1.8N1.2m,高0.3m，求斜面的机械效率h所做的功作为有用功，又因为直接拉物体的力与物体重力相等，所以有用功等于物体重力乘以提升高度，等于4.5N*0.3m=1.35J使用斜面的拉力所做的功为总功，W总=FS=1.8N*1.2M=2.16J，最后将有用功和总功代入公式，算出机械效率大小为62.5%。你算对了吗？:接下来请同学们暂停播放完成这道练习题。1把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B；F甲SF以，用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙从C点匀速拉至与B点等高的D点，此过程中绳的拉力对乙做的功为W有等高，W有等于为η/W总所以答案A正确。我们再来做一道难度稍大的计算题请同学们暂停播放来完成这道题。580%一问求有用功。有用功是直接提高该物体做的功，可以表示为重力与高度相乘。1J。第二问求拉力大小，怎样求拉力呢？受力分析可以吗？我们发现条件不足，不能受力分析。我们就要F呢？就是总功的计算公式W总先找到W总和距离S就能求出拉力了。距离S1米是已知条件，但是总功不知道，那我们就要想办法求出总功。还有哪个公式里包含W总呢？就是机械效率的公式。我们再从题目条件中找到：效率为80%，还有第一问已经求出了有用功为1J，全部已知，就可以求出总功，那拉力也可以求出来了。在答题时，要将分析过程调转来写，第一步求总功，注意公式变形：总功等于有用功除以机械效率，代入数据：80%1.25J。第二步求拉力原始公式也要变形：拉力F等于总功除以距离S，代入数据：1.25J1.25N.通过这节课学习，我们知道了：械完成时，拉力做的功为总功。当用文字不能清楚说明实验步骤时，可以画图辅助说明。使用斜面提升物体，可以省力。由于斜面与物体间的摩擦而多做一部分额外功，使机械效率小于一。机械效率的公式一塔等于有用功除以总功，三个物理量知二求一。同学们，大家好，我是广州市花都区圆玄中学的王玮老师，欢迎进入八年级人教版物理第十二章《机械效率》第二课时的答疑课。斜面是一种省力的简单机械，但是由于摩擦力的影响而多做一部分额外功，使机械效率小于1如果想要提高斜面的机械效率，可以有什么方法呢？首先我们要先探究：什么因素会影响斜面的机械效率？大家可以根据所学知识和自己的理解做出猜想。有同学猜想是：斜面的坡度？也有同学猜想：斜面的粗糙程度？现在我们设计方案来完成这个探究：探究斜面机械效率与粗糙程度的关系。请大家思考：本实验要控制什么？改变什么？观察什么？学生录音：控制斜面坡度，物体重力、提高高度不变学生录音：改变斜面的粗糙程度，观察机械效率的变化没错，改变粗糙程度，控制其他物理量不变。看看机械效率是否改变了，这个实验方法就是控制变量法实验原理是：这条公式，我们要测量物体重力，沿斜面拉力，沿斜面移动距离和升高高度，上节课我们已经学会了测量斜面机械效率。而这个实验需要增加棉布和毛巾来改变斜面的粗糙程度。请大家设计记录实验数据的表格。请同学们暂停播放来完成。表格中要包含有记录的数据和改变的因素。按照这个方案，大家可以做实验了。这是一位同学实验后记录的数据我们来分析：斜面材料由木板变为棉布，再到毛巾，粗糙程度越来越大而机械效率则是越来越小，所以我们可以知道：沿这个斜面提升同一物体到同一高度，斜面越粗糙，机械效率越低。我们一起来完成这道习题。下面请电视机前的同学们暂停播放来完成这两道小